CN113631432A

CN113631432A - 能量吸收装置

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Publication number: CN113631432A
Application number: CN202080024027.8A
Authority: CN
Inventors: A·科勒; T·鲁道夫; T·曼斯克; C·穆塞尔曼; M·格罗斯; M·诺威纳; M·施罗德
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2021-11-09
Also published as: JP7440531B2; US20220161746A1; JP2022526321A; WO2020200604A1; DE102019108742A1; US11945385B2; EP3947051A1

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的保险杠(4)的能量吸收装置。该能量吸收装置在保险杠(4)的前侧上具有第一变形元件(8)。第一变形元件(8)是在保险杠(4)的宽度上延伸的泡沫模制件，该泡沫模制件具有20g/l至50g/l的密度。至少一个第二变形元件(10)***到第一变形元件(8)中，第二变形元件的密度比第一变形元件(8)的密度大至少50g/l。

Description

能量吸收装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于车辆、尤其是机动车的保险杠的能量吸收装置和根据权利要求14的机动车。

背景技术

从DE102015209746A1已知一种用于机动车的保险杠的能量吸收装置，该能量吸收装置设置在构造为横梁的保险杠的前侧上。已知的能量吸收装置由形成“基体”的第一变形元件(在DE102015209746A1的术语中称为“第二变形元件”)和局部的第二变形元件(在DE102015209746A1的术语中称为“第三变形元件”)组成。第二变形元件优选地设置在机动车的纵梁的延长部中。

发明内容

本发明的目的是改进已知的能量吸收装置。

该目的通过具有权利要求1的特征的能量吸收装置实现。权利要求14涉及一种具有根据本发明的能量吸收装置的机动车。

本发明的核心思想是提供一种由复合泡沫件制成的能量吸收装置，所述复合泡沫件的组成部分具有显著不同的密度并且因此具有显著不同的刚性。

根据本发明，第一变形元件的泡沫材料的密度比第二变形元件的密度小至少50g/l(“密度差(或密度间距)”)。在本发明的一个实施例中，第一变形元件的泡沫材料的密度比第二变形元件的密度小至少60g/l。在本发明的另一实施例中，第一变形元件的泡沫材料的密度比第二变形元件的密度小至少70g/l。

此外根据本发明，第一变形元件的泡沫材料的密度为20至50g/l(“密度1”)。在本发明的一个实施例中，第一变形元件的泡沫材料的密度为25至40g/l。在本发明的另一实施例中，第一变形元件的泡沫材料的密度为25至35g/l。

此外根据本发明，第二变形元件的泡沫材料的密度为80至250g/l(“密度2”)。在本发明的一个实施例中，第二变形元件的泡沫材料的密度为90至250g/l。在本发明的另一实施例中，第二变形元件的泡沫材料的密度为100至250g/l。

密度值的所有说明都分配了+/-10％的公差。

本发明包括“密度差”与“密度1”和“密度2”的任意组合，即，第一变形元件和第二变形元件的配对具有两个变形元件的泡沫材料的密度的确定的差。

基本上，如果“密度1”具有在指定范围的上边缘上的值，与“密度1”的在指定范围的下边缘上的值相比，更大的绝对“密度差”才有意义。因此，得出在两种情况下可比较的相对的“密度差”。

申请人在广泛的研究中采用新方法确定了第一变形元件和第二变形元件的泡沫材料的密度的指定的值范围，其目的是解决行人保护和“低速碰撞”之间有时相互矛盾的要求。

第一变形元件在其能量吸收行为方面基本上是针对行人保护的要求来设计的。

此外，为了在所谓的“低速碰撞”(碰撞速度<20km/h)中应对更高的载荷输入，在根据发明的能量吸收装置中设置至少一个具有更大刚性的第二变形元件。因此，根据本发明的能量吸收装置总体满足行人保护和“低速碰撞”的要求。

“低速碰撞”例如是停车碰撞(Parkrempler)或具有低速(或先前制动后的低剩余速度)的追尾撞车事故。这种碰撞通常低于用于保护车辆乘员安全的气囊***的触发阈值。在“低速碰撞”中发生的车辆损坏是所谓的轻微损坏，在所述轻微损坏中，车辆的承载结构没有损坏。然而为了限制车辆的损坏，决定性的是，在能量吸收装置中消除尽可能多的碰撞能量。这降低维修成本。因此，车辆保险人可以获得更有利的车船保险分类。

本发明的特征在于，第二变形元件形成第一变形元件的局部加强部。在此，第一变形元件可以形成“基体”，所述基体自身或本身容纳第二变形元件。第二变形元件可以在第一变形元件的一个位置或几个位置上***或套装。第二变形元件的位置和/或尺寸取决于车辆的构型，尤其是取决于保险杠和/或第一变形元件的构型。能量吸收装置的设计通常在使用测试体(例如：障碍物、摆锤)的测试中进行。例如第二变形元件的位置和/或尺寸如下地安排，使得与通常使用的测试体有足够的几何重叠，同时实现第一变形元件的最大膨胀。因此，整个***满足行人保护以及“低速碰撞”的要求。

本发明解决了行人保护与“低速碰撞”之间的目标冲突，兼顾了车辆中可用结构空间的要求和由车辆包装预先给定的车辆比例。

在此，在“低速碰撞”中，通过第二变形元件将测试体的侵入降至最低，以用于最小化车辆损坏，同时通过第一变形元件中的有针对性的能量消除来满足行人保护要求。

第二变形元件由于其定位在第一变形元件上或第一变形元件中和/或由于其形状和/或其尺寸对行人保护没有显著影响。

在本发明的一个实施例中，第二变形元件确定尺寸，使得它不影响对行人碰撞的感测，例如通过压力软管感测。例如这种感测用于触发主动前盖的致动器。

在车辆制造商的不同车辆模型和/或车辆模型的变体和/或车辆模型的国家版本的情况下，本发明能够以简单的方式实现，通过第一变形元件和第二变形元件的相应配对来实现个体的适应。各个车辆变体的变形元件可以在此例如在其密度和/或其几何形状(宽度、高度、厚度)方面不同以及在第二变形元件在第一变形元件上或第一变形元件中的设置方面不同。

本发明可以减少在保险杠覆层和保险杠的前侧之间的在车辆纵向上所需的空间，而不会损害行人保护和/或“低速碰撞”的要求。由此，减少了车身在前轴前方的“悬垂”，这对车辆的外观产生积极影响。如上所述，通过第二变形元件增加的能量吸收可以实现较低的碰撞引起的侵入(并且因此减少车辆上的损坏图像)，在车辆的保险分类方面具有优势。此外，保险杠后面需要较小的变形自由空间，例如对于设置在保险杠后面的冷却器而言。

与第一变形元件相比，第二变形元件在车辆横向方向和/或车辆竖直方向和/或车辆纵向方向上具有更小的延伸尺寸。因此，第二变形元件是能量吸收装置内的局部加强部。

在本发明的一个优选实施例中，在第一变形元件的右侧区段和左侧区段上或中设置至少两个第二变形元件，所述至少两个第二变形元件例如相对于车辆的纵向中心平面镜像对称地设置。

第二变形元件例如设置在车辆的前纵梁的延长区域中。这些前纵梁也称为发动机支架并在其前端部上容纳保险杠。前纵梁在其前部区域中具有所谓的“变形盒(Defoboxen)”，以用于在发生碰撞时吸收能量。第二变形元件变形开始的力水平例如略低于“变形盒(Defoboxen)”变形开始的力水平。通过这种构型，第二变形元件在激活“变形盒(Defobox)”之前被压缩，必要时直到其闭锁。

当然，也可以设置多于两个的第二变形元件。作为第二变形元件的成对设置的补充或替代，还可以设置单个第二变形元件，所述第二变形元件优选在中心地设置在第一变形元件上或中。

第一变形元件可以在保险杠的至少几乎整个宽度上连续地延伸。

在本发明的一个优选实施例中，第二变形元件***到第一变形元件中。

为此，可以有利地在第一变形元件中设置至少一个凹槽，第二变形元件容纳在所述凹槽中。由此，第一变形元件在***第二变形元件的区域中具有更小的材料厚度。

在本发明的一个有利的实施例中，第二变形元件设置在第一变形元件的前侧上，即与邻接的保险杠覆层相邻。

替代地，第二变形元件也可以***到第一变形元件的后侧中，与邻接的保险杠相邻。在由“多组分泡沫构件”(见下文定义)制成的能量吸收装置的情况下，第二变形元件也可以设置在第一变形元件的内部，也就是说，第二变形元件可以在所有侧面由第一变形元件的材料包围。在这些情况下，例如可以通过在第一变形元件的前侧区域中的装置感测行人的碰撞。

在此，第二变形元件可以设计成类似长方体的或类似棱锥体的。替代地，第二变形元件可以构造为条带形的。在两种构型中，第二变形元件可以设置在第一变形元件的上方和/或下方和/或第一变形元件的前侧上和/或后侧上和/或第一变形元件的内部。

在条带形的构造的情况下，第二变形元件可以在第一变形元件的宽度延伸的一部分上延伸。在本发明的一个实施例中，第二变形元件在第一变形元件的大部分宽度上延伸。第二变形元件优选地具有小于第一变形元件的高度延伸的高度延伸。条带形的第二变形元件可以容纳在第一变形元件的“沟槽形的”凹槽中。替代地，条带形的第二变形元件可以平放到第一变形元件的前侧和/或后侧上。

除了第一变形元件构造为“基体”的构型之外，第一变形元件和第二变形元件也可以交替并排地或相互叠置地直接设置在保险杠上。在此，第二变形元件的体积分数小于第一变形元件的体积分数，以满足行人保护的要求。

在本发明的一个有利实施例中，第一变形元件相对于第二变形元件突出，从而在碰撞的情况下首先压缩第一变形元件。然而如上所述，第一变形元件也可以设置在第二变形元件的“后面”或“内部”。

然而，所有上述实施例的共同点是，由于第一变形元件的密度较低，在随后第二变形元件压缩之前首先压缩第一变形元件。

上面使用的所有位置标记都涉及根据本发明的能量吸收装置在车辆中的安装位置。

根据本发明的由第一变形元件的“基体”和***其中或与其连接的第二变形元件组成的能量吸收装置的制造可以以不同的方式进行。一方面，这可能是具有单独制造的并且随后接合在一起的泡沫构件的“构造的能量吸收装置”。另一方面，能量吸收装置可以由不可分离地彼此连接的泡沫组成部分(“多组分泡沫构件”)组成。

在“构造的能量吸收装置”中，第一变形元件和第二变形元件分开地制造。在本发明的一个优选实施例中，第一变形元件具有用于容纳第二变形元件的凹槽。第二变形元件***到第一变形元件的凹槽中并且例如通过形状锁合连接固定在第一变形元件中。形状锁合连接例如可以通过将第二变形元件(“硬质泡沫件”)***到第一变形元件中、例如***底切中或沿着第一变形元件的倾斜面***来实现。

替代地或附加地，第二变形元件可以通过粘接与第一变形元件连接。

替代地或附加地，可以设置附加元件、例如夹子，以用于将第二变形元件固定在第一变形元件上。

例如在制造“多组分泡沫构件”时，将预制的第二变形元件(“硬质泡沫件”)放入自动成型机中。然后第一变形元件的材料吹入自动成型机中并且由此发泡包围第二变形元件。

此外，例如可以在带有滑块的自动成型机中通过连续填充两种不同的塑料材料来制造“多组分泡沫构件”而无需预成型的“硬质泡沫件”。

在前面的描述中，单数基本上与“第二变形元件”结合使用，其在此意思是“至少一个第二变形元件”。

本发明还涉及一种具有根据本发明的能量吸收装置的机动车。

附图说明

在附图中示出并且在下面更详细地解释本发明的可能实施例。其示出：

图1示出了具有根据现有技术的能量吸收装置(图1的左半部分)或根据本发明的能量吸收装置(图1的右半部分)的保险杠装置的示意图，

图2示出了根据现有技术的用于保险杠的第一变形元件的透视图，

图3示出了具有***的第二变形元件的根据本发明的第一变形元件的对应于图2的视图，

图4示出了图3的细节Z的放大图，具有单独示出的第二变形元件，

图5以透视图示出了本发明的第二实施例，

图6示出了根据图5中的剖面线VI-VI的透视剖视图，

图7示出了根据图5中的剖面线VII-VII的透视剖视图，

图8以透视图示出了本发明的第三实施例，和

图9示出了根据图8中的剖面线IX-IX的透视剖视图。

具体实施方式

图1解释了根据现有技术的能量吸收装置的结构与根据本发明的能量吸收装置的比较。

整体由102表示的用于机动车的已知保险杠装置具有在机动车的横向方向上延伸的保险杠104(保险杠横梁)，其通过左纵梁106和未示出的右纵梁连接到机动车的支撑结构上。保险杠104设有能量吸收装置，该能量吸收装置由设置在保险杠104前侧的第一变形元件108形成。机动车的前盖的前边沿用105表示。此外，逆着行驶方向，在保险杠装置102后面设有冷却器107。例如，第一变形元件108具有80mm的厚度D。厚度D可以在机动车的横向方向上大致恒定或在机动车的横向方向上变化。

根据本发明的用于机动车的保险杠装置整体上用2表示，其还具有在机动车的横向方向上延伸的保险杠4(保险杠横梁)，该保险杠通过左纵梁(未示出)和右纵梁6连接到机动车的支撑结构上。具有第一变形元件8的能量吸收装置设置在保险杠4的前侧上。外部的和内部的第二变形元件10在车辆的每一侧(仅示出右侧)***第一变形元件8中。机动车的前盖的前边沿用5表示。此外，冷却器7设置在保险杠装置2的后面。

第一变形元件8由泡沫材料制成，优选地由塑料材料、例如EPP或PU制成，例如在机动车的横向方向、纵向方向和竖直方向上具有例如大约30g/l的统一的密度。第二变形元件10也由泡沫材料制成，优选由塑料材料、例如EPP或PU制成。第二变形元件10的密度明显高于第一变形元件8的密度并且例如大约为100g/l。因此，第二变形元件10的刚性也明显大于第一变形元件8的刚性。因此，第二变形元件10是所谓的“硬质泡沫件”。

第一变形元件和/或第二变形元件的泡沫材料例如由诸如EPP的颗粒泡沫形成。例如也可以使用PUR泡沫。

第一变形元件8在没有设置第二变形元件10的区段中具有例如80mm的厚度D。在具有第二变形元件10的区域中，第一变形元件8的厚度D1例如为40mm。第二变形元件10的厚度D2例如为40mm。“厚度”在此应理解为在机动车的纵向方向上的延伸尺寸。

通过第二变形元件10，例如在标准化的测试方法(例如摆锤冲击试验)中，碰撞物体的侵入深度由于第二变形元件10的局部加强而局部显著降低。由于减小的侵入深度，与根据现有技术的机动车的情况相比，机动车的前盖的前边沿5可以被更远地向前拉。

图2示出了根据现有技术的第一变形元件108，其构造为泡沫模制件。第一变形元件108的外轮廓与未示出的保险杠覆层的内侧相匹配，从而产生图2中所示的“凹凸不平的”外轮廓。例如，变形元件108具有用于PDC传感器的凹槽130和用于牵引环的凹槽132。变形元件108的在图2中不可见的后侧在大面积的接触面的意义上根据相应的保险杠104(未示出)成形。此外，可以看到多个固定臂134，通过所述固定臂，第一变形元件108可以形状锁合地设置在保险杠104上。

图3示出了根据本发明的第一变形元件8，所述第一变形元件除了右侧的凹槽和左侧的凹槽20(图4中所示)之外与根据图2的第一变形元件108相同。根据本发明，凹槽20用于容纳右侧的和左侧的第二变形元件10。此外，第一变形元件8具有相应于第一变形元件108的凹槽30和32以及固定臂34。

在图4中，放大示出了已知变形元件108和根据本发明的变形元件8之间的决定性区别。第二变形元件10例如构造为硬质泡沫体，所述硬质泡沫体可夹入第一变形元件8的凹槽20中。第一变形元件8例如构造为泡沫模制件。

图5示出了本发明的第二实施例。根据图5的实施例的变形元件8和10例如适配于用于设备变型的保险杠覆层的构型。相同的和作用相同的构件具有与第一实施例中相同的附图标记。

与第一实施例不同，根据图5，右侧的和左侧的第二变形元件10在几何形状上不同。与左侧的第二变形元件10不同，右侧的第二变形元件10在外侧具有用于可拧入的牵引环的紧固衬套的凹槽22。此外，在右侧的第二变形元件10的前侧上设有用于盖的凹槽24，所述盖用于盖住牵引环的开口。

图6和图7以放大剖视图示出了两个变形元件10。在此，在第一变形元件8的后侧上，示出了用于容纳流体软管(未示出)的通道26，所述流体软管用于感测保险杠4上的碰撞。

图8和图9示出了具有第一变形元件8和第二变形元件10的能量吸收装置。两个变形元件8和10在未示出的保险杠(保险杠横梁)的大部分宽度上延伸。在此，第一变形元件8构造用于整面地贴靠在保险杠上。第一变形元件8具有凹槽40，紧固元件(例如装配插头)可以***到所述凹槽中以连接到保险杠上。在第一变形元件8的面向保险杠的后侧上，设置有用于容纳流体软管42的通道26。流体软管42用于感测保险杠上的碰撞。第一变形元件8中的相邻的通道26a和26b使得中间通道26能够不受阻碍地变形，从而流体软管42可以在行人碰撞的情况下以最佳的方式变形并因此尽可能最好地感测碰撞。

第二变形元件10构造为条带形的并且设置在第一变形元件8的前侧的下部区域中，即在第一变形元件8的前面。第二变形元件例如通过粘接与第一变形元件8连接。在此，第二变形元件10分别在侧面的端部区段处突出超过第一变形元件8。第二变形元件10的高度大约是第一变形元件8的高度的一半。与第一变形元件8相比，第二变形元件10具有稍大的厚度。凹槽44、46和48设置在第二变形元件10的前侧和/或上侧上，例如用于穿过牵引环或为PDC传感器创造自由空间。

第一变形元件8具有例如大约30g/l的密度，而第二变形元件10具有例如130g/l的密度。

图9的视图基于CAD剖视图。为了清楚起见需要指出的是，两个变形元件8和10当然都是实心材料。

本发明可概括如下：一种用于机动车的保险杠4的能量吸收装置在保险杠4的前侧上具有第一变形元件8。第一变形元件8是在保险杠4的宽度上延伸并且具有20至50g/l的密度的泡沫模制件。至少一个第二变形元件10***第一变形元件8中，所述至少一个第二变形元件具有比第一变形元件高至少50g/l的密度。

附图标记列表

2 保险杠装置

4 保险杠

5 前盖的前边沿

6 纵梁

7 冷却器

8 第一变形元件

10 第二变形元件

20 凹槽

22 凹槽

24 凹槽

26 通道

26a 通道

26b 通道

30 凹槽

32 凹槽

34 固定臂

40 凹槽

42 压力软管

44 凹槽

46 凹槽

48 凹槽

102 保险杠装置

104 保险杠

105 前盖的前边沿

106 纵梁

107 冷却器

108 第一变形元件

130 凹槽

132 凹槽

134 固定臂

D 厚度

D1 厚度

D2 厚度

Z 细节

Claims

1.一种用于车辆的保险杠的能量吸收装置，其包括：基本上在保险杠的整个宽度上延伸的第一变形元件和至少一个第二变形元件，所述第二变形元件设置在第一变形元件上，其特征在于，第一变形元件(8)和第二变形元件(10)由不同密度的泡沫材料制成，第一变形元件(8)的泡沫材料的密度比第二变形元件(10)的泡沫材料的密度小至少50g/l，第一变形元件(8)的泡沫材料的密度为20g/l至50g/l，并且第二变形元件(10)的泡沫材料的密度为80g/l至250g/l。

2.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其特征在于，第一变形元件(8)的泡沫材料的密度比第二变形元件(10)的泡沫材料的密度小至少60g/l。

3.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其特征在于，第一变形元件(8)的泡沫材料的密度比第二变形元件(10)的泡沫材料的密度小至少70g/l。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的能量吸收装置，其特征在于，第二变形元件(10)的泡沫材料的密度为90g/l至250g/l。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的能量吸收装置，其特征在于，第二变形元件(10)的泡沫材料的密度为100g/l至250g/l。

6.根据上述权利要求中任一项所述的能量吸收装置，其特征在于，第二变形元件(10)***到第一变形元件(8)中。

7.根据权利要求6所述的能量吸收装置，其特征在于，第一变形元件(8)具有凹槽(22)，所述凹槽用于容纳第二变形元件(10)。

8.根据上述权利要求中任一项所述的能量吸收装置，其特征在于，第二变形元件(10)设置在第一变形元件(8)的前侧上。

9.根据上述权利要求中任一项所述的能量吸收装置，其特征在于，第二变形元件(10)类似长方体地或类似棱锥体地构造。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的能量吸收装置，其特征在于，第二变形元件(10)条带形地构造。

11.根据权利要求10所述的能量吸收装置，其特征在于，第二变形元件(10)在第一变形元件(8)的宽度延伸的大部分上延伸。

12.根据上述权利要求中任一项所述的能量吸收装置，其特征在于，第二变形元件(10)通过形状锁合和/或粘接和/或借助于独立的连接元件与第一变形元件(8)连接。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的能量吸收装置，其特征在于，第一变形元件(8)和第二变形元件(10)制造成多组分泡沫构件。

14.机动车，其具有根据上述权利要求中任一项所述的能量吸收装置。